院士领衔，优异塑性Bi2Te3基热电半导体登上Science！ – 材料牛

一、院士领衔【科学背景】

无机半导体在电子工业中至关重要，优异它具有丰富的塑性功能、高载流子迁移率和良好的基热稳定性。由于固有的电半导体登上强离子和/或定向共价键，无机半导体通常很脆，料牛室温下的院士领衔变形应变<1%，这极大地限制了它们在柔性和可变形电子产品中的优异应用。因此开发块体塑性无机半导体是塑性一个长期追求的目标。近期由室温类金属塑性与可调带隙和高载流子迁移率的基热集成产生了一系列具有各种功能特性的塑料无机半导体。这些材料对一系列工业应用具有吸引力。电半导体登上例如塑性无机热电（TE）半导体，料牛它同时具有优异的院士领衔变形性和良好的TE性能。使用这些块体塑料半导体开发了高效的优异柔性TE设备，为可穿戴设备提供自供电技术。塑性然而，之前的研究只集中在发现罕见的固有塑性无机TE半导体上。此外，塑性无机TE半导体的最高室温TE灵敏值（zT）远低于最先进的脆性TE材料。

二、【创新成果】

基于此，中国科学院上海硅酸盐研究所陈立东院士与史迅研究员与在Science发表了题为“Room-temperature exceptional plasticity in defective Bi₂Te₃-based bulk thermoelectric crystals”的论文，报道反位缺陷会导致高密度、多样化的微观结构，从而显著影响机械性能，从而成功地将这些块体Bi₂Te₃半导体晶体从脆性转变为塑性。同时与其他塑性半导体相比，Bi₂Te₃半导体晶体在300 K的zT高达1.05，这一数值相当于最好的脆性半导体。本研究提供了一种有效的策略来塑化脆性半导体，以同时显示良好的可塑性和优异的功能性。

图1  缺陷Bi₂Te₃基TE晶体的优异塑性© 2024 AAAS

图2  缺陷Bi₂Te₃晶体中反位缺陷引起的异常塑性© 2024 AAAS

图3  Bi₂Te₃晶体中高密度、多样化的微观结构© 2024 AAAS

图4  缺陷Bi₂Te₃晶体的分子动力学模拟© 2024 AAAS

图5  缺陷Bi₂Te₃基晶体的机械性能和TE性能© 2024 AAAS

 三、【科学启迪】

综上，研究人员成功地在有缺陷的Bi₂Te₃基块体晶体中实现了优异的塑性，并将塑性TE半导体的室温zT提高到1.05，这一数值与最好的脆性TE半导体相当。这项工作不仅提供了一种不同的高性能塑性TE材料，还提供通过反原位缺陷将脆性材料转化为塑性材料的有效的策略。

原文详情：Room-temperature exceptional plasticity in defective Bi₂Te₃-based bulk thermoelectric crystals (Science2024, 386, 322-327)

本文由大兵哥供稿。

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